ISO 13849 là gì? Giải thích – Tải xuống PDF đầy đủ

1.0 Giới thiệu: Tầm quan trọng của an toàn máy móc

Trong tự động hóa công nghiệp, an toàn máy móc là yếu tố quan trọng để bảo vệ tính mạng, đảm bảo sự ổn định của hệ thống và đáp ứng các yêu cầu pháp lý. ISO 13849 cung cấp hướng dẫn toàn cầu để thiết kế và xác minh các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển (SRP/CS), tạo thành nền tảng kỹ thuật quan trọng cho an toàn trong sản xuất cơ khí.

2.0 ISO 13849 là gì?

ISO 13849 là tiêu chuẩn an toàn chức năng tập trung vào thiết kế các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển máy móc. Tiêu chuẩn này bao gồm hai phần:

• Tiêu chuẩn ISO 13849-1:2023Phần 1: Nguyên tắc chung về thiết kế, yêu cầu an toàn và hướng dẫn tích hợp SRP/CS.
• Tiêu chuẩn ISO 13849-2Phần 2: Xác thực, cung cấp các phương pháp để phân tích hoặc thử nghiệm các chức năng an toàn và xác nhận Mức hiệu suất (PL) đã đạt được.

ISO 13849 là một tiêu chuẩn dựa trên rủi ro. Tiêu chuẩn này xác định các chức năng an toàn nào là cần thiết dựa trên đánh giá rủi ro và chỉ định các Mức hiệu suất mà chúng phải đạt được để giảm rủi ro xuống mức chấp nhận được. Tiêu chuẩn này áp dụng cho nhiều loại máy móc, bao gồm máy ép phanh, máy dập, máy kéo cuộn, dây chuyền cấp liệu, máy ép phun, thiết bị đóng gói và máy cắt.

2.1 Có gì mới trong ISO 13849-1:2023

Bản sửa đổi năm 2023 cải thiện cả cấu trúc và tính rõ ràng, giúp việc triển khai trực quan hơn. Những thay đổi chính bao gồm:

• Cập nhật thuật ngữ: Thay thế SRP/CS với thuật ngữ “hệ thống con” trong toàn bộ tiêu chuẩn để đảm bảo tính nhất quán và rõ ràng.
• Cải thiện định nghĩa chức năng an toàn: Làm rõ cấu trúc và nội dung của các chức năng an toàn và Thông số kỹ thuật về yêu cầu an toàn (SRS).
• Hướng dẫn nâng cao về Loại 2: Cung cấp hướng dẫn chi tiết hơn về kiến trúc và xử lý lỗi cho các hệ thống loại 2.
• Quy trình xác thực tích hợp: Kết hợp thiết kế và xác nhận thành một tiêu chuẩn bằng cách kết hợp các quy trình trước đây có trong ISO 13849-2.
• Tập trung nhiều hơn vào các yếu tố độ tin cậy: Tăng cường chú trọng vào Lỗi do Nguyên nhân Chung (CCF), độ tin cậy của phần mềm và khả năng miễn nhiễm EMC.
• Phụ lục mở rộng với các ví dụ thực tế: Thêm hướng dẫn thực tế, bao gồm xác thực phần mềm (Phụ lục N) và các biện pháp đối phó EMC (Phụ lục L).

3.0 Giải thích các khái niệm cốt lõi

SRP/CS: Các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển

Mức hiệu suất (PL): Mức hiệu suất an toàn từ PL a đến PL e

Mức hiệu suất yêu cầu (PLr): PL yêu cầu, được xác định bằng đánh giá rủi ro

Các thông số chính:

• Loại(phân loại kiến trúc hệ thống)
• MTTFd(Thời gian trung bình đến khi hỏng hóc nguy hiểm)
• DC trung bình(Phạm vi chẩn đoán trung bình)
• CCF(Khả năng chống lỗi do nguyên nhân chung)
• Yêu cầu an toàn phần mềm

4.0 Mức hiệu suất (PL) được xác định như thế nào?

4.1 Đánh giá rủi ro dựa trên biểu đồ (Theo EN ISO 13849-1)

Rủi ro được đánh giá trong Tiêu chuẩn ISO 13849-1 sử dụng biểu đồ rủi ro. Đánh giá dựa trên ba tiêu chí sau:

1. Mức độ nghiêm trọng của thương tích (S)
2. Tần suất và/hoặc mức độ tiếp xúc với mối nguy hiểm (F)
3. Khả năng tránh nguy hiểm hoặc hạn chế tác hại (P)

Kết quả của đánh giá này là Mức hiệu suất yêu cầu (PLr) cho từng chức năng an toàn riêng lẻ, nhằm mục đích giảm thiểu các rủi ro đã xác định.

• PL một tương ứng với một thấp mức độ rủi ro,
• Xin chào tương ứng với một cao mức độ rủi ro.

4.2 Các thông số rủi ro

S – Mức độ nghiêm trọng của thương tích

• S1 = Nhẹ (thường có thể phục hồi chấn thương)
• S2 = Nghiêm trọng (thường là thương tích không thể phục hồi hoặc tử vong)

F – Tần suất và/hoặc Tiếp xúc với Nguy hiểm

• F1 = Hiếm khi hoặc ít thường xuyên và/hoặc thời gian phơi sáng ngắn
• F2 = Thường xuyên đến liên tục và/hoặc thời gian tiếp xúc dài

P – Khả năng tránh nguy hiểm hoặc hạn chế tác hại

• P1 = Có thể trong những điều kiện cụ thể
• P2 = Khó có thể

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tham số P (Khả năng tránh né)

Khả năng tránh hoặc hạn chế mối nguy hiểm (P) chịu ảnh hưởng của năm yếu tố sau:

• Các tốc độ tại thời điểm mà nguy hiểm phát sinh (ví dụ nhanh hay chậm)
• Khả năng vật lý để tránh nguy hiểm (ví dụ bằng cách trốn thoát)
• Kinh nghiệm an toàn thực tế liên quan đến quá trình hoặc hoạt động
• Cho dù hoạt động được tiến hành bởi chuyên gia hoặc không chuyên nghiệp
• Có thực hiện hoạt động hay không có hoặc không có sự giám sát

Xác định tham số P – Các yếu tố	MỘT	B	C
Máy được sử dụng bởi	Chuyên gia	Người bình thường
Tốc độ của bộ phận máy có thể gây ra sự kiện nguy hiểm	Sự kiện ở tốc độ thấp hoặc rất thấp	Sự kiện ở tốc độ trung bình	Sự kiện ở tốc độ cao
Khả năng vật lý để tránh nguy hiểm	Có thể xảy ra ở ít nhất 50 trường hợp %	Có thể xảy ra trong ít hơn 50 % trường hợp	Không thể nào
Khả năng nhận biết/cảm nhận mối nguy hiểm	Có thể xảy ra ở ít nhất 50 trường hợp %	Chỉ có thể xảy ra trong ít hơn 50 trường hợp %	Không thể nào
Độ phức tạp của các hoạt động	Độ phức tạp thấp hoặc không có tương tác	Độ phức tạp trung bình đến cao

Nếu “C” được chọn HOẶC “B” được chọn ít nhất ba lần: P2
Nếu “C” không được chọn VÀ “B” được chọn hai lần: P1 hoặc P2, tùy thuộc vào tình huống cụ thể
Nếu “C” không được chọn VÀ “B” bằng 0 hoặc được chọn một lần: P1

 

Ví dụ: Đối với chức năng liên động an toàn trên máy dập hoặc máy đóng gói, hãy phân tích nguyên lý hoạt động, xác định PLr cần thiết (ví dụ: PL d) và đảm bảo hệ thống đạt được mức này thông qua các đầu vào như MTTFd và DCavg.

5.0 So sánh ISO 13849-1 với IEC 62061

6.0 Những sửa đổi chính trong ISO 13849-1:2023

Định nghĩa rõ ràng hơn, thay thế thuật ngữ “SRP/CS” bằng thuật ngữ “hệ thống con”

Nâng cao tiêu chuẩn hóa các yêu cầu về an toàn

Định nghĩa được tối ưu hóa cho Thể loại 2, với sự nhấn mạnh mạnh mẽ hơn vào CCF

Hướng dẫn cải thiện an toàn phần mềm (Chương 7)

Tích hợp một số nội dung xác thực từ ISO 13849-2 vào Phần 1

Phụ lục mở rộng: CCF (Phụ lục F), EMC (Phụ lục L), Đặc tả yêu cầu an toàn (SRS, Phụ lục M), ví dụ xác thực phần mềm (Phụ lục N)

7.0 Khuyến nghị triển khai & Thực hành tốt nhất

Đối với máy móc tự động chu kỳ cao như máy tháo cuộn, máy ép thủy lực, thiết bị cấp liệu và thiết bị cắt laser, nên áp dụng các nguyên tắc ISO 13849 vào giai đoạn thiết kế để đảm bảo an toàn cho nhân viên và tuân thủ quy định:

Xem xét các chức năng an toàn từ giai đoạn thiết kế hệ thống điều khiển ban đầu

Tránh phụ thuộc quá nhiều vào bộ điều khiển một điểm; đảm bảo sự hợp tác chặt chẽ giữa phần cứng/phần mềm

Duy trì tài liệu kỹ thuật đầy đủ và nhất quán để chứng minh sự tuân thủ

Sử dụng các công cụ thực tế như HỆ THỐNG để phân tích an toàn cấu trúc

8.0 Những tranh cãi và chỉ trích chính về ISO 13849-1:2023

Mặc dù bản sửa đổi năm 2023 cải thiện cấu trúc và khả năng áp dụng, nhưng vẫn còn một số lo ngại của ngành:

• Khả năng giảm an toàn tiềm ẩn do các phương pháp kỹ thuật chưa được chứng minh
• Yêu cầu thiết kế cho phần mềm nhúng liên quan đến an toàn (SRESW) vượt quá phạm vi; những yêu cầu này thuộc về IEC 61508-3:2010
• PLC tiêu chuẩn thiếu khả năng dự phòng và chẩn đoán cho PL cao (PL c trở lên)
• Phương pháp đánh giá PL “Không có dữ liệu” thiếu cơ sở khoa học
• Các phương pháp đánh giá khả năng miễn nhiễm EMI trong Phụ lục L (Tuyến đường C) có thể không đảm bảo đủ tính mạnh mẽ
• Chuyển đổi tiêu chuẩn không đầy đủ gây ra sự nhầm lẫn khi triển khai

9.0 Tài nguyên – EN ISO 13849 (PDF) Tiêu chuẩn an toàn chức năng kiểm soát máy móc 

Tải xuống tiêu chuẩn chính thức ISO 13849-1:2023 (phiên bản EN ISO)

Tải xuống tiêu chuẩn chính thức ISO 13849-1:2012 (phiên bản EN ISO)

Tải xuống tiêu chuẩn thông số kỹ thuật VDMA 66413

Tài liệu tham khảo

https://www.pilz.com/en-US/support/law-standards-norms/functional-safety/en-iso-13849-1

https://www.iso.org/standard/73481.html

https://knowledge.bsigroup.com/products/safety-of-machinery-safety-related-parts-of-control-systems-general-principles-for-design-5